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武備巡禮

【武備巡禮】日本F3匿蹤戰鬥機

文:陳軒泰

  匿蹤戰鬥機自服役以來,在美國的主導下,已成為爭霸天空的強者,先進國家無不投入經費展開研發。亞洲除中國大陸已有殲20裝備部隊,日本為亞太航空大國,亦不落人後。原想購買美國F-22「猛禽」匿蹤戰鬥機,但五角大廈拒絕出售。

 與外國夥伴聯手打造新戰機

  2017年底,匿蹤戰鬥機技術驗證任務結束後,日本政府於2018年3月要求BAE、波音與洛馬公司,提出進行聯合開發所需的必要資訊,並宣布將決定新一代戰機的研發方案。日本積極研發自製具匿蹤特性的第5代戰機F-3,日本《航空新聞社》2019年12月12日報導指出,日本防衛省已決定,「將於2020年正式啟動新一代戰機計畫」,由三菱公司負責,是防衛省計畫中的第5代戰鬥機,從「先進技術展示機」計畫發展而來。今年2月,防衛省希望年底前能敲定新戰機合作「架構」,經費達2600億美元,與外國夥伴聯手打造,並加入新技術,新戰機專案名為「F-X」。

 日本防衛省防衛裝備廳技術研究本部(以下簡稱TRDI)早期與三菱重工聯合開發匿蹤型戰鬥機,計畫專案正式名稱為「先進技術驗證機」(ATD-X:Advanced Technological Demonstrator-X),代號X-2,被稱為「心神」(本意為「一心」或「富士山」)。首架模型於2005年完成,由無線電控制的1/5比例概念驗證模型機,於2006年首次飛行,以獲得大攻角飛行性能數據,並測試新的感應設備,和自我修復的飛行控制系統。

 三菱公司小牧南工廠的400億日元建設項目始於2009年,歷經防衛省收購,並由技術和後勤局監督。2014年7月,TRDI發布了ATD-X原型的第1張官方照片,並展開地面測試。原型機預計將在今年內完全開發成功。ATD-X計畫將主導三菱F-3,採用部分第6代技術, 原型機於2016年1月29日正式亮相,揭幕儀式進行X-2官方認證的型號。X-2於2016年4月22日從名古屋機場首飛,經過26分鐘的飛行後,降落在航空自衛隊(JASDF)的歧阜機場,機身結構完工和首次飛行,超出預計發展期程。

 具「自我修復飛行控制」能力

  和世界所有第5代戰鬥機一樣,三菱研發的F-3將配備主動電子掃描陣列(AESA)雷達,效能可比擬F-35戰機所使用的AN/APG-81。這架日本自製新型戰鬥機,將具有「自我修復飛行控制」能力,能自動檢測飛行控制面上的故障或損壞,並可使用其餘的控制面,同步校正準確數據,藉以保持機身受控制飛行。

 ATD-X的計畫特色之一,是光電飛行控制系統,藉由光纖代替傳統的電纜,可以更快速地傳輸數據到各個操控面,並且不受電磁干擾的影響,有助戰機在有人機和無人機群中識別敵我,實現對敵有效打擊。

 F-3搭載「多功能射頻傳感器」的主動電子掃描陣列雷達,具有廣泛的電子波束靈活性,及電子對抗(ECM)、電子支持措施(ESM)、通信功能及其他附屬電子性能,甚至微波武器功能。

 為實現低RCS(雷達反射截面),機身側面具有脊形進氣道,向外傾斜的2個垂直尾,機身表面可吸收雷達波,其採用以陶瓷和碳化矽製成的新複合材料覆蓋,以提高匿蹤性。主翼和機尾由富士重工製造,飛控設備由Nabtesco製造,包括前襟翼驅動系統均使用電傳操縱,高動力飛行控制系統,即使在普通戰鬥機無法控制的失速地帶,也能保持機動性,並確保高機動性。

 雷達波吸收材料由宇部工業製造,由於結構複雜的發動機進氣道彎曲,RCS探測距離,被航空界認為可縮減達到數十公里。通過每個發動機噴嘴上的3個葉片控制推力,同時具有三維推力向量能力,類似於Rockwell X-31上使用的系統,同時還為全尺寸生產模型,開發了同軸對稱推力向量發動機。

 XF9-1性能媲美F-22發動機

  座艙由2具多功能顯示器和1具平視顯示器組成。彈射座椅和座艙罩改用了川崎重工製造的T-4同級產品,但座艙罩塗有ITO鍍金薄膜,以防止無線電波反射。

 武器系統有可能裝備日本與英國合作的「新型聯合空對空飛彈」(Joint New Air-to-Air Missile JNAAM)計畫,與有「世界最強飛機殺手」美譽的「流星」(Meteor)中程空對空飛彈合作,開發性能號稱更勝美國雷神公司「先進中程空對空飛彈」(AMRAAM)的JNAAM。已進一步邁入「研究開發」(R&D)階段, 具備4馬赫以上速度、100公里以上射程,且2018財政年度就將生產首枚原型,檢驗相關性能。《日經亞洲評論》報導,JNAAM最快2023財年展開實彈測試。若一切順利,先於日本F-35A上部署,也可能外銷給德、法使用。

 F-3配備雙發動機構形,噴射口裝配3個推力向量板,發動機實驗型號為XF5-1,由Gihon開發,並由「石川島播磨重工」IHI作為主要承包商,進行「示範引擎的研究」工程。安裝在XF5-1上的推力向量機構由三菱重工負責開發,作為「高速運動控制系統的研究和原型」主要承包商。

  XF5-1是配備後燃器的渦輪扇噴射發動機,2具發動機推力重量比約為8,總推力約為5噸。2019年日本防衛省裝備廳宣布,IHI在XF5-1的基礎上完成下一代戰機用XF9-1實驗型發動機的製造,核心已達到1800度抗高溫能力,性能媲美F-22使用的普惠F119-PW-100發動機。預計今年底前完成運作、基本性能確認等相關測試。XF9-1型渦扇發動機全長4.8公尺,進氣風扇直徑1公尺,在未開啟後燃器下,最大推力達11噸,開啟後超過15噸。

 美國願提供新匿蹤技術

 最新報導指出,美國有意與日本分享用於操縱第5代F-35的航空電子設備和部分任務系統的電腦代碼,作為共同開發新型匿蹤戰鬥機F-3的一部分內容。

 日本《讀賣新聞》2019年4月18日報導,美國已提議向日本公布其最先進的F-35匿蹤戰鬥機的部分最高技術機密細節,包括安裝在F-35上的軟體、飛機發動機及飛彈在內的零附件。F-35電腦搭載的任務軟體,至少有800萬行程式代碼,目前由洛馬公司獨家擁有,並且高度保密。

 另美國國防承包商去年底已向日本政府提交「下一代雙發動機空優戰鬥機」的設計方案,該戰鬥機將F-22的機身與F-35的電子套件結合在一起。目前F-3匿蹤戰鬥機關鍵技術的雷達與發動機,仍持續開發中,計畫在2030年後可取代現役的三菱F-2戰機。日本甚至打算放寬軍事出口限制,讓F-3有機會在國際軍火市場與各國戰機競爭。

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